汽车路况监视系统的改进

电子测量技术　第３ｏ卷第２期　２００７年２月　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ　Ｍ｜ＥＡＳＵＲＥＭ｜ＥＮＴ　ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ　汽车路况监视系统的改进　赵锋　曹　玮　天津３０００７２；　（１．天津大学电子信息工程学院２．天津工业大学（红桥校区）机电学院天津３００１３４）　摘要：文中介绍在汽车路况摄像视频信号上叠加车宽指示线及路面距离信息线的设计，阐述利用电视机的视频信　号模拟摄像头信号，ＬＭ１８８１Ｎ将场同步信号和行同步信号从电视信号中分离出来，Ｃ８０５１Ｆ３３０单片机对车宽指示线　进行控制的方法及在电视屏幕上组成路况信息图形的实现过程，以及车宽指示线和路况信息线实现的具体算法和技　巧。实验证明，将本文介绍的信息线叠加到汽车路况监视器上，可以防止车祸的发生，保障了人民的生命安全。　关键词：路况摄像信号；叠加；单片机　中图分类号：ＴＰ２７４　文献标识码：Ａ　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｏｆ　ｒｏａｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｚｈａｏ　Ｆｅｎｇ　Ｃａｏ　Ｗｅｉ　（１Ｉ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３０００７２；　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００１３４）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｄｅａ　ｏｆ　ａｄｄｉｎｇ　ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｉｄｔｈ　ｏｆ　ｍｏｔｏｒ　ａｎｄ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｌｉｎｅ　ｉｎｔｏ　ｖｉｄｅｏ　ｓｉｇｎａｌ　ｏｆ　ｒｏａｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，ＬＭ１８８１Ｎ　ｉｓ　ＵＳｅｄ　ｔＯ　ｓｅｐａｒａｔｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｏｆ　ｆｒａｍｅ－ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｉｇｎａｌ　ｏｆ　ｒｏｗ－　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｖｉｄｅｏ　ｓｉｇｎａｌ，ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔａｋｉｎｇ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ＭＣＵ　ｏｆ　Ｃ８０５１Ｆ３３０　ｔＯ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｉｄｔｈ　ｏｆ　ｍｏｔｏｒ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｇ　ｇｒａｐｈｉｃ　ｏｆ　ｒｏａｄ　ｉｎｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｃｒｅｅｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ　ａｎｄ　ｓｋｉｌｌｓ　ｏｆ　ｔｈｅｍ　ａｒｅ　ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｄ．Ｉｔ　ｉｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｔＯ　ａｖｏｉｄ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｅｎｓｕｒｅ　ｓａｆｔｙ，ｂｙ　ａｄｄｉｎｇ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ　ｔｈａｔ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｄｅｏ　ｓｉｇｎａｌ　ｏｆ　ｒｏａｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ａｄｄｉｇ；ＭＣＵ　ｏｆ　Ｃ８０５１Ｆ３３０　ｎ０引　言　短亮线　目前，很多汽车都装有摄像监视系统，司机通过观察　监视器来获取摄像头传来的路况信息，从而提高了行驶的　安全性。然而，由于监视器屏幕较小，仅凭观察屏幕画面　很难清楚地分辨出景物与车身的距离；而且在夜间或恶劣　Ｃ　Ｂ　的天气里，屏幕内的图像会更加不清楚。这些不足增加了　出行的不安全因素，甚至会影响到司机的生命安全。对　此，本文提出了一种解决方案：在监视器屏幕上叠加白线　组成的图形（见图１），该图形包括汽车宽度指示线（线ＤＦ　和线ＥＧ）及路面距离信息线（线Ａ、Ｂ、Ｃ），司机可将落在叠　Ｆ　Ｇ　图１　电视屏幕显示叠加线　色）。Ａ、Ｂ、Ｃ　３条横线段代表车前路面与汽车的距离，Ａ　线段为最远处，Ｂ线段次之，Ｃ线段为最近处，Ａ、Ｂ、Ｃ之间　的宽度可变，并且可以自行定义各自代表的实际距离，这　加图形ＥＤＦＧ区域内的景物视为障碍物，较准确地估计出　其与车身之间的距离，从而有效地避免车祸的发生。　些距离会在ＬＥＤ上显示出来；ＤＦ、ＥＧ　２条斜线段代表车　宽的延长线，即到达不同距离的路面处时，汽车将有的相　应宽度。ＤＦ、ＥＧ间的距离可以根据不同类型汽车（大中　小）的宽度而改变。　１设计思想及原理　本文用电视屏幕代替汽车监视器，图１即为在电视屏　幕上得到的该叠加图形（图中的黑色线段在实际中均为白　・２８・　维普资讯 http://www.cqvip.com

赵２设计实现　２．１总体结构及工作过程　锋等：汽车路况监视系统的改进　③“减宽”键功能与“加宽”键功能相反。　２．２路面距离信息线的实现　第２期　在电视技术中，发送端和接收端都采用电子扫描方法　系统结构如图２所示。其中Ｃ８０５１Ｆ３３０单片机［３］是　来分解和重现图像［Ｉ］。为了在接收端可靠地重现图像，除　控制核心，其指令以时钟周期为运行单位，每个时钟周期　可完成１条指令，时钟频率为２５　ＭＨｚ时，速度可达　２５　ＭＩＰＳ。此外，该微处理器采用Ｆｌａｓｈ　ＲＯＭ技术，可通　过指令对Ｆｌａｓｈ　ＲｏＭ进行写操作。利用该特点，在断电前　需在发送端传送图像信号外，还必须传送辅助信号，即消　隐信号、同步信号、均衡脉冲、开槽脉冲等，它们与图像信　号复合而成的信号称为全电视信号。　如图３所示，当单片机检测到行同步中断到来时，设　将设定的图形数据写入Ｆｌａｓｈ　ＲＯＭ，断电后Ｆｌａｓｈ　ＲＯＭ　仍能记住该图形。ＬＭ１８８１Ｎ是同步信号分离芯片，可以　把场同步信号和行同步信号从视频全电视信号中提取出　来。ＣＤ４０５３ＢＥ是模拟开关芯片，能实现两路模拟信号的　切换。　图２总体结构图　工作过程：　（１）利用ＬＭ１８８１Ｎ从摄像头输出的电视信号中取出　场同步和行同步信号，并将它们作为单片机２个外部中断　的输入信号。　（２）无需叠加图形时，单片机控制模拟开关打开通道　１，使原电视信号通过模拟开关传入监视器正常显示；需要　叠加图形时，单片机打开通道２，使对应于图１中白电平的　电压通过模拟开关。　（３）按键控制［　共设有３个按键，“预置／确定”键、“加宽”键、“减　宽”键：　①“预置／确定”键用于切换图１中叠加图形的显示与　ＬＥＤ显示。按下该键，关闭叠加形成的图形，监视器的图　像正常显示，ＬＥＤ将显示图１中直线Ａ、Ｂ、Ｃ代表的距离，　比如，ＬＥＤ上显示３０，代表横线Ａ处与车的实际距离为　３０　ｍ，再次按下该键将在监视器上重现叠加图形并关　闭ＬＥＤ。　②“加宽”键用于增加ＤＦ、ＥＧ　２斜线间的距离。按下　该键并观察ＬＥＤ，每隔１　Ｓ，ＬＥＤ上的值将增加一定的数　值，司机满意当前的设定时，停止按键。通过“预置／确定”　键返回，可以看到监视器上ＤＦ、ＥＧ间距离增加了。　置定时器的初值，数值为该行扫描开始到叠加白电平之前　的时间间隔（加上消隐期的时间）。然后启动定时器，此时　系统处于等待状态，当定时器溢出时，开始叠加白电平，并　调用延时程序，定时初值由横线段的长度决定，定时器溢　出后，取消白电平叠加，正常显示原电视信号。实际上，经　过一行叠加得到的横线段非常细，很难辨认，必须在连续　的几行上进行相同的操作。３条横线白电平Ａ、Ｂ、Ｃ都显　示完后，进入车宽指示线形成的程序。　图３路面距离信息线实现算法流程图　２．３车宽指示线的实现　要得到２条斜线ＤＦ和ＥＧ，就要在每一行的２个位置　上叠加白电平。行同步中断到来时，单片机赋定时器初值　，数值为该行扫描开始与ＤＦ斜线之间的距离，启动定时　器，系统处于等待状态，定时器溢出后，叠加白电平并调用　延时程序，定时初值为ＤＦ线段宽度，定时器再一次溢出　后，取消叠加，同时设置定时器初值为　，数值为线ＤＦ、ＥＧ　之间的宽度，重复ＤＦ在该行叠加的过程，但这次要把定时　器的初值设为ＥＧ线的宽度，这样就完成了一行的叠加。　重复６行相同操作，得到一组短亮线（左右各一条）后，对　加１，使定时器溢出时间提前一个机器周期，第二组左边的　短亮线将左移；因为第二组右边短亮线要对上一组右边的　短线段右移，而它同行的左边短线段又已经向左移开了一　定的距离，所以要把，ｚ减２，使定时器溢出时间滞后２个机　器周期，这样这组右边的短亮线相对于上一组右边的短亮　线右移一些距离，　（下转第５２页）　・　２９　・　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３Ｏ卷　电子测量技术　参考文献　系统的设计指标为同功下节电率不低于１５　，两井在　产液量和冲次不变的情况下，综合节电率分别达到了　２２．２９　和１９．３６　，完全达到了预定目标。其中２７１３１井　抽油机的冲次为６，每个周期为１０　Ｓ，它的配重比较差，电　动机处于发电态的时间较长，为３．５　Ｓ。２６２１３井抽油机冲　次为４，周期１５　Ｓ，它的配重比较好，发电时间只有３　Ｓ。通　过表１的数据可以看出，配重比差的井，通过电抗器回馈　徐甫荣．变频器在抽油机上应用的若干问题探讨Ｆ－Ｊ］．　电气传动自动化，２００４，２６（２）：４－８．　陈伯胜．串联电抗器抑制谐波的作用及电抗率的选择　［Ｊ］，电网技术，２００３（１２）：９２—９５．　程汉湘，刘建，文小玲，等．抽油机负载特性及其功率因　数提高的研究［Ｊ］．电丁技术杂志，２００３（５）：５５—５９．　赵来军，倪振文，余国安，等．抽油机变频控制技术　法，使发电产生的电能得到再利用，能取得更好的节能效　果。而配重比较好的井，发电制动时间短，本身节能空间　小，故其节电效果稍差。本文对油田１６口井的调查中发　现，只有一两口井配重平衡较好，大部分配重严重不平衡，　从而造成了过大的冲击电流，冲击电流与工作电流之比最　大可超过５倍，给普通变频器控制系统的安全带来严重威　［Ｊ］．钻采工艺，１９９９，２２（６）：６１—６３．　张连山．我国抽油机的发展趋势Ｆ－Ｊ］．钻采工艺，１９９６，　１９（６）：４１—４６．　赵来军，倪振文，余国安，等．游梁抽油机智能控制装置　胁，而电抗器回馈法应用在抽油机变频器上则有巨大的优　势。在两井的实验中，变频控制系统一直运行稳定，而且　随着井况与控制系统的逐渐磨合，节能效果能够进一步　］　口　］　］　］　］　］　］　］　的研制Ｆ－Ｊ］．石油矿场机械，１９９８，２７（６）：１－５．　范春菊，郁惟镛．功率因数的实时精确测量方案探讨　Ｆ－Ｊ］．继电器，２００３，３１（７）：４７—４９．　张学鲁．游梁式抽油机技术与应用［Ｍ］．北京：石油工　业出版社，２００１．　提高。　３结　论　在该抽油机智能变频控制系统的实验中证明，该方法　是切实可行的，并取得良好的节能效果。该方法可使电机　发电状态产生的冲击电流不经过变频器主电路，也就避免　了变频器主电路过大的回馈冲击电流，从而提高了变频系　统的可靠性。而电抗器价格不高且稳定，既提高了整个系　统的可靠性，又降低了成本，实现了能量的回收利用，非常　适合油田抽油机变频控制系统的应用。　▲　硕博测士控作研刘生系者新导究统简平中师生的，介男现主应　，为要１用９研中６究国年石方出油向生为大，副学微教在机授读在，　。　Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｘｉｎｐ＠ｈｄｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　辛希正，中国石油大学计算机与通信工程学院硕士研　究生。　（上接第２９页）　航天大学出版社，２００１．　保证短亮线向左和向右移动的距离相等。这样重复多次，　便形成了图１中ＤＦ、ＥＧ　２条斜线。　［３］　潘琢金，施国君．ＣＳ０５１Ｆｘｘｘ单片机原理及应用［Ｍ］．北　京：北京航空航天大学出版社，２００２．　［４］　何辅云，张海燕．电视原理与数字视频技术［Ｍ－ｊ．合肥：合　３结　论　肥工业大学出版社，２００３．　本文在电视屏幕上实现了该叠加图形，图像清晰，操　［５］　田永锷．专业摄像机原理［Ｍ］．北京：中国广播电视出版　社，１９９９．　作简单，可行性很高。硬件体积小，节省空间，可以很方便　的嵌入到汽车路况监视系统中。成本较低，可减少交通事　故的发生，带来一定的经济效益，为人类造福。　参考文献　［６］　李刚，林凌．与８０５１兼容的高性能、高速单片机ｃＳ０５１Ｆｘｘ　［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００２．　［７］　李伯成．单片机及嵌入式系统Ｆ－Ｍ］．北京：清华大学出版　社，２００５．　［１］徐洪水，陈存椿．电视原理与实践［Ｍ］．杭州：浙江大学　出版社，１９９１．　［８］　朱勇．单片机原理与应用技术ＥＭ］．北京：清华大学出版　社。２００６．　［２］李广弟，朱月秀，王秀山．单片机基础［Ｍ－ｊ．北京：北京航空　・５２・